題目：改性填料在污水處理廠的工程化應(yīng)用
報告人: 大連宇都環(huán)境技術(shù)材料有限公司 張冬梅 副總經(jīng)理
主持人：中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士
下面有請大連宇都環(huán)境技術(shù)材料有限公司 張冬梅 副總經(jīng)理，就改性填料在污水處理廠的工程化應(yīng)用 給我們作介紹。
張冬梅：
大家上午好，我今天報告的題目是改性填料在污水處理廠的工程化應(yīng)用。我將從以下幾個方面向大家介紹。首先是工藝介紹。
MBBR工藝是沒有活性污泥回流的純懸浮填料膜工藝，特點(diǎn)是沒有活性污泥回流。而IFAS工藝是生物膜+活性污泥回流的泥膜混合工藝。特點(diǎn)是有活性污泥回流，這個膜可以是懸浮填料，也可以是固定床填料。
今天給大家重點(diǎn)講的是SSMBBR工藝，它是全系統(tǒng)的活性污泥和MBBR工藝的集成工藝。第一個S-SYSTEM是指系統(tǒng)，第二個S-SLUDGE是指活性污泥，它是IFAS工藝的一種，包括活性污泥之外還包括懸浮填料，攔截網(wǎng)，疏導(dǎo)系統(tǒng)和檢修系統(tǒng)。
SSMBBR工藝的核心是懸浮填料。填料上面附著最適合的微生物，生物量大，生物活性高，流態(tài)好，是提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。攔截網(wǎng)，疏導(dǎo)系統(tǒng)，檢修系統(tǒng)都是為了使懸浮填料更好發(fā)揮作用而優(yōu)化設(shè)計的。
目前的懸浮填料，大部分用白色塑料直接加工，可以說，就是白色的塑料片，它有很多弊端，不抗紫外線，不抗老化，尤其夏天檢修時間長時太陽暴曬老化更快，表面光滑，親水性差，密度輕，常堆浮水面需要較強(qiáng)曝氣流化，能耗大。
我公司研發(fā)生產(chǎn)的改性懸浮填料采用酶促進(jìn)配方，將高分子改性，是生物技術(shù)和新材料技術(shù)相交叉的高新技術(shù)，國際領(lǐng)先，榮獲國內(nèi)外發(fā)明專利。
改性懸浮填料 有以下顯著特點(diǎn)，一、親水性好，表面粗糙，微生物容易掛膜，生物量多。親水性改性后，水和填料的接觸角是64°，改性前，水和填料的接觸角度是96°。親水性提高了33%，以下是電鏡照片。
比重合理。改性填料的比重在0.96到0.98，微生物掛膜后比重在1左右，少量曝氣就能流化，不需額外曝氣推動流化，非常節(jié)能。未改性填料就是一般的塑料片，比重在0.92到0.95，需要較強(qiáng)的曝氣流化，尤其填充比高時能耗非常大。
改性填料抗紫外線，抗老化，抗摩擦，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長。改性填料，加入了碳黑，碳黑在塑料行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。炭黑能吸收紫外線，抗老化，加入碳黑之后抗拉、抗沖擊強(qiáng)度、抗摩擦性顯著提高，對微生物親和性也提高。
二、親電性好，填料表面帶正電荷。一般塑料是帶負(fù)電荷的,微生物也是帶負(fù)電荷的,所以塑料對微生物的親和性不好，改性后,帶正電荷的填料上容易附著帶負(fù)電荷的微生物,而且附著的量多。另外當(dāng)微生物老化時，電荷就會降低，新生的微生物電荷高，這樣老的微生物脫落，新的微生物附著上去，自然填料上的微生物活性高，去除效率也提高。以下是實(shí)驗(yàn)對比圖，效果非常顯著。
我公司的填料主要分兩大類，一類是市政污水用填料，一類是工業(yè)廢水用填料。處理生活污水和不同工業(yè)廢水，起作用的微生物菌群不同的，基于這些我們制備出能親和附著這些專項(xiàng)菌群的特定功能填料。
第一種是好氧硝化填料。它是沸石改性的填料，附著的硝化菌，比一般填料高出1.5倍以上，大大提高了氨氮的去除能力，以下這兩張圖，是通過螢光原位雜交方法，對改性填料和未改性填料上的硝化菌群進(jìn)行分析的。
好氧填料結(jié)構(gòu);填料的通透性是非常重要的。硝化菌是需要較高氧的,如果通透性不好,填料內(nèi)部硝化菌因氧不足而被抑制,硝化效率降低。
第二種是厭氧/缺氧功能型填料。零價鐵改性,能降低ORP,提高厭氧效果。因厭氧池沒有曝氣,所以,填料的親水性和比重非常重要。厭氧池內(nèi)填料是靠攪拌器推動流化,如果親水性不好,比重輕,填料會堆浮在上面,如右下圖,需要大功率攪拌器推動流化，這樣不僅能耗高，而且空氣中的氧會隨著水流的波動溶進(jìn)水里，降低厭氧效果。所以,厭氧/缺氧功能填料的親水性和比重,對于好的流化是非常重要的。
第三種是氧化還原介體填料，適合難降解有機(jī)污染物的去除?？梢燥@著加速微生物在其表面的胞外電子傳遞過程。從而加速對難降解有機(jī)污染物的去除并且脫色效果好。
改性填料目前的應(yīng)用領(lǐng)域是市政污水，工業(yè)廢水，水產(chǎn)養(yǎng)殖和河道微污染水源治理等。
SSMBBR工藝第二部分：攔截網(wǎng)。它的作用是攔截填料流失，同時避免纖維等雜物堵塞攔截網(wǎng)。攔截網(wǎng)分平板式攔截網(wǎng)和筒式攔截網(wǎng)。左圖是平板式攔截網(wǎng)，右圖是筒式攔截網(wǎng)，攔截網(wǎng)的設(shè)計非常重要。生化池前面雖然有粗細(xì)格柵，但是,水在生化反應(yīng)后，經(jīng)常有膠狀物產(chǎn)生，如左下方的圖，并且有頭發(fā)絲、纖維塑料片等隨著進(jìn)水刮風(fēng)流入系統(tǒng)，堵塞攔截網(wǎng)，如右下方的圖，所以網(wǎng)前要有自清洗系統(tǒng)，防止堵塞攔截網(wǎng)。
SSMBBR工藝第三部分：疏導(dǎo)系統(tǒng)。就是防止填料堆積。填料隨著水流往后走，走到攔截網(wǎng)前堆積，如果不及時疏導(dǎo)填料會越積越多，堵塞攔截網(wǎng)。要有好的疏導(dǎo)系統(tǒng)及時把填料疏導(dǎo)到前端，重新循環(huán)很重要。疏導(dǎo)方式有推進(jìn)器疏導(dǎo)和氣提疏導(dǎo)。
第四部分：填料移送自動化。自動地把填料從池子導(dǎo)出來，檢修池底。曝氣盤，曝氣管被厚厚填料覆蓋，如下面圖的右上方圖，如何檢修呢。自動移送系統(tǒng)，可以把填料導(dǎo)到其它池子或空地，修完曝氣后再自動導(dǎo)回來，SSMBBR工藝中，已經(jīng)全部設(shè)計進(jìn)去了。
下圖左下方的圖是，填料導(dǎo)出后的曝氣池。中間的圖是把曝氣池的填料導(dǎo)到了缺氧池，最后面的這個圖是自動導(dǎo)料系統(tǒng)，它可以做成移動式的。
SSMBBR工藝提標(biāo)擴(kuò)容污水處理廠四大優(yōu)點(diǎn)。
工程案例：
營口西部污水處理廠2005年提標(biāo),已經(jīng)運(yùn)行十二年。日處理量10萬噸,由四個生化池組成,原工藝是:傳統(tǒng)活性污泥工藝,改造后(A2O+填料)SSMBBR工藝。改造后出水：一級A標(biāo)準(zhǔn)。先完成第一組,后期陸續(xù)完成。
它的工藝是這樣的,下圖左上方的圖,在好氧池第一廊道和第二廊道投放填料,用推進(jìn)器推動疏導(dǎo),讓填料在池內(nèi)循環(huán),不在網(wǎng)前堆積。下圖右面3個圖,改造后COD,氨氮,總氮出水穩(wěn)定達(dá)到一級A,尤其冬季水溫在8攝氏度左右時,都能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
四川達(dá)州市污水處理廠2013年完成，水量4/8萬噸，它的原工藝,是UNITANK工藝，改造后(A2O+填料) SSMBBR工藝，改造后出水達(dá)到一級A，它的底部曝氣, 是不銹鋼穿孔曝氣，永久性的，無需維護(hù)檢修。
(下圖，左上方的圖)生化池出水,除SS是20外,其它都是一級A,后面有過濾系統(tǒng)去除SS。當(dāng)時我們說這種設(shè)計,同步硝化反硝化效果非常好,甲方是半信半疑。結(jié)果,改造完之后,(下圖，左下方的圖)出水氨氮小于1,TN:在5左右(這是有內(nèi)回流時),沒有內(nèi)回流時,TN:在13-14。好氧池同步硝化反硝化效果非常好,而且非常穩(wěn)定。下圖,右面三個圖是監(jiān)測數(shù)據(jù)。
吉林松原污水處理廠,水量5萬噸,原工藝,CAST工藝,改造后,CAST池加填料SSMBBR工藝,改造后出水一級A,改造時在潷水器前設(shè)攔截網(wǎng),不讓填料流進(jìn)潷水器里,改造非常簡單,工期短,投資少。改造后,冬季水溫小于8度時氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并且不改變原來的運(yùn)行模式。
湖南湘潭污水處理廠,水量10萬噸,由2組生化池組成,原工藝A2O工藝，改造后A2O+填料SSMBBR工藝，改造后出水：一級A。
第一個5萬噸池子改造完之后,改造第二個池子時,進(jìn)水量達(dá)到了14萬噸，也就是5萬噸的處理系統(tǒng),進(jìn)來了14萬噸的水,這在MBBR工藝中,填料流到后面攔截網(wǎng)前,堆堵攔截網(wǎng),憋高水位,是極大的考驗(yàn)。我們加大了氣提疏導(dǎo),(下圖，右下方圖)填料很快疏導(dǎo)出去,沒有出現(xiàn)堆堵。這就是SSMBBR工藝的優(yōu)點(diǎn),根據(jù)變化,能夠迅速進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)時的進(jìn)水水質(zhì)較低,所以出水還是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但是如果不是SSMBBR工藝,停留時間縮短了近3倍,穩(wěn)定達(dá)標(biāo)還是很困難的。
遼寧鞍山騰鰲化工園區(qū)污水處理廠水量：1.5萬m3/d,原工藝 A2O工藝，改造后 A2O+填料SSMBBR工藝,改造后出水一級A。驗(yàn)收要求,連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6個月，并且要有完整的冬季運(yùn)行。這個化工園區(qū)的污水主要來源是生活污水30~40%，染料廢水和印染廢水等占60~70%,當(dāng)時國內(nèi)有十幾家去做了實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)由甲方把關(guān),監(jiān)督,運(yùn)行,最后,因我們的實(shí)驗(yàn)效果顯著,選定我們并簽約。這里用的填料是,氧化還原介體填料,這種填料對難降解有機(jī)污染物的去除,效果非常好。
設(shè)計SSMBBR工藝的注意事項(xiàng)：
一、生化池中，填料所投放的區(qū)域不同，填料的設(shè)計取值就不同。(如下圖)好氧池中，填料投放在第一個廊道O1和最后一個廊道O4，填料所承載的硝化負(fù)荷是不同的，有時相差非常大，因此設(shè)計時，準(zhǔn)確取值填料負(fù)荷非常重要，否則，會因填料量不足不能達(dá)標(biāo)，或者，因填料量太多而浪費(fèi)。二、系統(tǒng)內(nèi)活性污泥濃度的設(shè)定不同，填料的負(fù)荷取值不同，這個比較好理解，因?yàn)樘盍仙系奈⑸锖突钚晕勰嘤懈偁庩P(guān)系。
大連宇都環(huán)境，成立于2002年，15年來專注MBBR工藝的環(huán)保企業(yè)，是國內(nèi)最早研究，生產(chǎn)改性懸浮填料的企業(yè)。國內(nèi)第一個將懸浮填料出口的企業(yè)。國內(nèi)懸浮填料出口量最大的企業(yè)。國內(nèi)第一個將懸浮填料應(yīng)用于市政污水處理廠提標(biāo)升級企業(yè)。目前已經(jīng)完成260萬噸/日的污廢水處理量。改性填料出口國家11個。填料被認(rèn)定為國際領(lǐng)先，工藝被認(rèn)定國際先進(jìn)，獲得過科技進(jìn)步一等獎，承攬國家十二五重大水污染項(xiàng)目太子河流域治理。國內(nèi)國外應(yīng)用我公司填料及技術(shù)的客戶已經(jīng)超過260家。
來源:中國給水排水 作者:張冬梅
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